JP2006086218A - Ridge type semiconductor laser device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ディスクの読み取りや書き込み用の光源等に用いられるリッジ型半導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a ridge type semiconductor laser element used for a light source for reading and writing on an optical disk and a method for manufacturing the same.
従来のリッジ型半導体レーザ素子は、例えば、図1に示すような構造である。即ち、N型GaAsよりなる基板101上に、N型GaAsバッファ層102、N型Al0.5 Ga0.5 AsよりなるN型クラッド層103、Al0.13 Ga0.87 Asよりなる活性層104、及び、P型Al0.5 Ga0.5 Asからなり上方に突出した形状のリッジ部107を有するP型クラッド層105が、順に積層されている。そして、上記リッジ部107の上にはP型GaAsよりなるキャップ層106が配置されると共に、上記リッジ部107の両側及び上記P型クラッド層105の上は、P型クラッド層105と屈折率差のある酸化珪素や窒化珪素等の絶縁膜108で覆われている。そして、さらに、キャップ層106の上には、例えばAu-Zn等よりなるP側オーミック電極110が形成されており、このP側オーミック電極110の上及び絶縁膜108の外側には、Auよりなるダイボンド電極111が形成されている。又、N型GaAsよりなる基板101の下には、例えばAu-Ge等よりなるN側オーミック電極112が形成され、さらにその下には、Auよりなるワイヤーボンド電極113が形成されている。
A conventional ridge type semiconductor laser device has a structure as shown in FIG. That is, an N-type
上記のリッジ型半導体レーザ素子では、活性層104にAlGaAs系混晶が用いられているが、活性層104にAlGaInP系混晶を用いたリッジ型半導体レーザ素子も製作されている。
In the above ridge type semiconductor laser element, an AlGaAs mixed crystal is used for the
上記の構造のリッジ型半導体レーザ素子では、上記の構造に起因して、P型クラッド層105を介してリッジ部107に接する活性層104の部分である大屈折率域104aと、P型クラッド層105を介して絶縁膜108に接する活性層104の部分である小屈折率域104bとの屈折率差が生じ、この屈折率差によって、横方向の光閉じ込めを可能にすることができる。そのため、このリッジ型半導体レーザ素子は広く用いられており、又、このリッジ型半導体レーザ素子に関する改良も種々提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
上記の従来のリッジ型半導体レーザ素子においては、次のような問題があった。 The above conventional ridge type semiconductor laser device has the following problems.
P型AlGaAsでなるリッジ部107の側面及び、P型AlGaAsクラッド層105の上面に形成された酸化珪素や窒化珪素等でなる絶縁膜108は、P型AlGaAsクラッド層105に対して屈折率が小さいため、P型クラッド層105を介してリッジ部107に接する活性層104の部分(大屈折率域104a)と、P型クラッド層105を介して絶縁膜108に接する活性層104の部分(小屈折率域104b)との屈折率差が生じる。つまり、大屈折率域104aと小屈折率域104bとの境界は、屈折率差を有している。又、同時に、リッジ部107は、絶縁膜108により電流狭窄を行なう電流通路となる。又、製造されたリッジ型半導体レーザ素子のリッジ部107の側面は凹凸部が形成された状態となっている。
The
このような従来のリッジ型半導体レーザ素子では、レーザ光の活性層104に平行な方向の横モード(水平横モード)は、屈折率差のついている上記の境界が反射面となって、この反射面で全反射に近い状態で反射されるため、リッジ部107に閉じ込められることとなるが、この閉じ込めの程度は、上記の屈折率差に大きく依存している。
In such a conventional ridge-type semiconductor laser device, the transverse mode (horizontal transverse mode) in the direction parallel to the
この屈折率差が大きいと、リッジ型半導体レーザ素子の水平横モードにおいて、リッジ部107の側面の凹凸部における全反射臨界角を超えて、リッジ部107の側面の凹凸部から絶縁膜108に抜け出たレーザ光と、上記の反射面から出たレーザ光との干渉により、放射されるレーザ光のファー・フィールド・パターンは、図3(a)、(b)に示すように、ピーク部分以外に激しい凹凸が見られるものとなることがある。ファー・フィールド・パターンとは、図2に示すように、レーザ共振器(レーザ素子100)から離れた場所におけるレーザービーム121の強度分布を測定したもので、このファー・フィールド・パターン122は、通常、角度に換算して表示される。
When this difference in refractive index is large, in the horizontal transverse mode of the ridge-type semiconductor laser element, the total reflection critical angle at the concavo-convex portion on the side surface of the
半導体レーザでは、光出力を制御するため、放射されたレーザ光の光出力を受光素子でモニタリングすることにより、半導体レーザの定出力(APC)駆動を行なっているが、前述のように、ファー・フィールド・パターンに激しい凹凸が発生した場合、正常なAPC駆動ができないため、このような半導体レーザが用いられる光ディスク装置等で書き込み不良や読み取り不良等が起こり、光ディスク装置等のピックアップの機能が損なわれることとなる。 In the semiconductor laser, in order to control the light output, the light output of the emitted laser light is monitored by a light receiving element to perform constant power output (APC) driving of the semiconductor laser. When the field pattern is severely uneven, normal APC driving cannot be performed, and thus an optical disk apparatus or the like using such a semiconductor laser causes a writing failure or reading failure, and the pickup function of the optical disk apparatus or the like is impaired. It will be.
このファー・フィールド・パターンの凹凸を定量的に評価する方法として、ファー・フィールド・パターンとガウシアンフィッティングによる近似値との差をピーク値で割った数値を用いることができ、この値をリップル値と称する。このリップル値が10%以下であれば、半導体レーザはほぼ安定にAPC駆動することが出来る。 As a method of quantitatively evaluating the unevenness of this far field pattern, a numerical value obtained by dividing the difference between the far field pattern and the approximate value obtained by Gaussian fitting by the peak value can be used, and this value is referred to as a ripple value. Called. If this ripple value is 10% or less, the semiconductor laser can be APC driven almost stably.
上述した図3(a)は、従来のリッジ型半導体レーザ素子において、P型AlGaAsクラッド層105上に形成される絶縁膜108を、屈折率1.5の酸化珪素で形成した場合の、該リッジ型半導体レーザ素子における水平横モードのファー・フィールド・パターンを示したものである。図3(a)に示すように、このファー・フィールド・パターンには、大きな凹凸が発生している。このファー・フィールド・パターンにおけるリップル値は、23%であった。
FIG. 3A shows the ridge in the case where the
又、上述した図3(b)は、絶縁膜108を屈折率2.0の窒化珪素で形成したリッジ型半導体レーザ素子における水平横モードのファー・フィールド・パターンを示したものである。この場合も、図3(a)と同様、ファー・フィールド・パターンにピーク部分以外の激しい凹凸が発生していることがわかる。このファー・フィールド・パターンにおけるリップル値は、15%であった。
FIG. 3B shows a horizontal field mode far field pattern in a ridge type semiconductor laser device in which the
このように、従来のリッジ型半導体レーザ素子では、一般的に、酸化珪素や窒化珪素で形成された絶縁膜108の屈折率は、P型のAlGaAsクラッド層105の屈折率に対して小さすぎるため、酸化珪素や窒化珪素等で形成された絶縁膜108を有するリッジ型半導体レーザ素子で水平横モードを閉じ込めた場合、上述したように、ファー・フィールド・パターンにピーク部分以外の激しい凹凸が発生しやすく、安定なAPC駆動を行なうための障害となっていた。
As described above, in the conventional ridge type semiconductor laser element, the refractive index of the
この問題を解決するため、酸化珪素や窒化珪素で形成された絶縁膜108に代えて、P型AlGaAsクラッド層105とは組成の異なるAlGaAsを用いて、絶縁膜108に代わる層を形成する方法がある。この方法を用いることにより、この層がP型AlGaAsクラッド層105と屈折率差を有するようにして、上記の水平横モードを閉じ込めることが可能である。しかし、この方法では、リッジ部107の形成後に、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)等を用いて絶縁膜108に代わる層を形成するため、再度結晶成長を行なわなければならず、製造コストが増大する問題があった。
In order to solve this problem, there is a method in which instead of the
そこでこの発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、水平横モードのファー・フィールド・パターンにピーク部分以外の激しい凹凸がなく、従って、安定なAPC駆動が可能で、しかも、製造コストの増大を抑制可能なリッジ型半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and there is no intense unevenness other than the peak portion in the far-field pattern in the horizontal and transverse modes, and therefore, stable APC driving is possible. Moreover, it is an object of the present invention to provide a ridge type semiconductor laser device and a method for manufacturing the same that can suppress an increase in manufacturing cost.
本発明のリッジ型半導体レーザ素子は、少なくともN型クラッド層、活性層、及びP型クラッド層が下から上へ順に積層され、P型クラッド層に該P型クラッド層の一部が上方に突出した形状のリッジ部が形成されると共に、該リッジ部の側面及び該リッジ部が形成されていないP型クラッド層の上面が、絶縁膜で覆われた構造を有するリッジ型半導体レーザ素子である。このリッジ型半導体レーザ素子では、P型クラッド層を介してリッジ部に接する活性層の部分である大屈折率域と、P型クラッド層を介して絶縁膜に接する活性層の部分である小屈折率域との屈折率差が、上記構造によりもたらされると共に、該屈折率差によって横方向の光閉じ込めがなされる。このリッジ型半導体レーザ素子において、上記絶縁膜の屈折率は上記P型クラッド層の屈折率より小さく、且つ、上記絶縁膜の屈折率と上記P型クラッド層の屈折率との差は1以内であることを特徴としている。 In the ridge-type semiconductor laser device of the present invention, at least an N-type cladding layer, an active layer, and a P-type cladding layer are sequentially stacked from the bottom to the top, and a part of the P-type cladding layer protrudes upward from the P-type cladding layer. The ridge-type semiconductor laser device has a structure in which the ridge portion having the above-described shape is formed and the side surface of the ridge portion and the upper surface of the P-type cladding layer where the ridge portion is not formed are covered with an insulating film. In this ridge type semiconductor laser device, a large refractive index region which is a portion of an active layer in contact with a ridge portion through a P-type cladding layer and a small refraction in which a portion of the active layer is in contact with an insulating film through a P-type cladding layer. A refractive index difference with respect to the refractive index is brought about by the above structure, and the optical confinement in the lateral direction is made by the refractive index difference. In this ridge type semiconductor laser device, the refractive index of the insulating film is smaller than the refractive index of the P-type cladding layer, and the difference between the refractive index of the insulating film and the refractive index of the P-type cladding layer is within one. It is characterized by being.
上記のリッジ型半導体レーザ素子では、絶縁膜の屈折率がP型クラッド層の屈折率より小さく、且つ、絶縁膜の屈折率とP型クラッド層の屈折率との差が1以内であるので、このリッジ型半導体レーザ素子のファー・フィールド・パターンには、ピーク部分以外の激しい凹凸は見られない。従って、上記のリッジ型半導体レーザ素子は、安定なAPC駆動が可能であり、しかも、低コストで形成可能な絶縁膜を用いて構成されており、MOCVD法等を用いた再度の結晶成長をさせる等の必要がないので、製造コストの増大を抑制することができる。 In the above ridge type semiconductor laser element, the refractive index of the insulating film is smaller than the refractive index of the P-type cladding layer, and the difference between the refractive index of the insulating film and the refractive index of the P-type cladding layer is within one. In the far field pattern of this ridge type semiconductor laser element, no severe irregularities other than the peak portion are observed. Therefore, the ridge type semiconductor laser element described above is configured using an insulating film that can be stably driven by APC and can be formed at a low cost, and allows crystal growth to be performed again using the MOCVD method or the like. Therefore, an increase in manufacturing cost can be suppressed.
上記のリッジ型半導体レーザ素子において、活性層をAlGaAs系混晶で形成すると共に、絶縁膜の屈折率を2.4〜3.4とするようにしてもよい。或いは、活性層をAlGaInP系混晶で形成すると共に、絶縁膜の屈折率を2.3〜3.3とするようにしてもよい。このようにすることにより、P型クラッド層の屈折率よりも小さく、その差が1以下であり、且つ、半導体レーザを安定にAPC駆動するために必要なリップル値10%以下を実現するリッジ型半導体レーザ素子を実現することができる。 In the above ridge type semiconductor laser device, the active layer may be formed of an AlGaAs mixed crystal and the refractive index of the insulating film may be 2.4 to 3.4. Alternatively, the active layer may be formed of an AlGaInP mixed crystal, and the refractive index of the insulating film may be 2.3 to 3.3. By doing so, a ridge type that is smaller than the refractive index of the P-type cladding layer, the difference is 1 or less, and realizes a ripple value of 10% or less necessary for stable APC driving of the semiconductor laser. A semiconductor laser element can be realized.
又、上記のリッジ型半導体レーザ素子において、絶縁膜の厚さは1000Å〜3000Åとなるようにするのが好ましい。これは、上記のリッジ型半導体レーザ素子において、AlGaAs活性層大屈折率域104aと、AlGaAs活性層小屈折率域104bとの屈折率差を生じさせるためには、絶縁膜の厚さは1000Å以上とする必要があり、又、リッジ部の側面に形成された絶縁膜が、リッジ部の側面から剥がれるのを防止するには、絶縁膜の厚さは3000Å以下にする必要があるからである。
In the ridge type semiconductor laser device, the thickness of the insulating film is preferably 1000 to 3000 mm. This is because, in the above ridge type semiconductor laser device, in order to cause a difference in refractive index between the AlGaAs active layer large
又、上記のリッジ型半導体レーザ素子において、絶縁膜は窒化珪素で形成するようにしてもよい。 In the above ridge type semiconductor laser element, the insulating film may be made of silicon nitride.
本発明のリッジ型半導体レーザ素子の製造方法は、上記の各リッジ型半導体レーザ素子における窒化珪素でなる絶縁膜の形成に、P−CVD法(プラズマ・化学気相成長法)を用いることを特徴としている。このため、カバレッジの良い製造方法を実現することができる。 The manufacturing method of the ridge type semiconductor laser device of the present invention uses a P-CVD method (plasma / chemical vapor deposition method) for forming an insulating film made of silicon nitride in each of the above ridge type semiconductor laser devices. It is said. For this reason, a manufacturing method with good coverage can be realized.
本発明によれば、リッジ型半導体レーザ素子の絶縁膜の屈折率がP型クラッド層の屈折率より小さく、且つ、絶縁膜の屈折率とP型クラッド層の屈折率との差が1以内であるので、このリッジ型半導体レーザ素子のファー・フィールド・パターンには、ピーク部分以外の激しい凹凸は見られない。従って、本発明のリッジ型半導体レーザ素子は、安定なAPC駆動が可能であり、しかも、低コストで形成可能な絶縁膜を用いて構成されるので、MOCVD法等を用いた再度の結晶成長をさせる等の必要がなく、製造コストの増大を抑制することができる。 According to the present invention, the refractive index of the insulating film of the ridge type semiconductor laser device is smaller than the refractive index of the P-type cladding layer, and the difference between the refractive index of the insulating film and the refractive index of the P-type cladding layer is within one. Therefore, there are no severe irregularities in the far field pattern of this ridge type semiconductor laser element other than the peak portion. Therefore, since the ridge type semiconductor laser device of the present invention is formed using an insulating film that can be stably driven by APC and can be formed at low cost, it is possible to perform crystal growth again using the MOCVD method or the like. It is not necessary to cause the increase in manufacturing cost.
以下、本発明の実施の形態におけるリッジ型半導体レーザ素子について図面を参照しながら詳しく説明する。 Hereinafter, a ridge type semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施形態1>
実施形態1における本発明のリッジ型半導体レーザ素子は、活性層にAlGaAs系混晶を用いており、前述した図1に示す従来例のリッジ型半導体レーザ素子の構造と同じである。即ち、実施形態1におけるリッジ型半導体レーザ素子は、図1において、N型GaAsよりなる基板101上に、N型GaAsよりなるバッファ層102、N型Al0.5Ga0.5AsよりなるN型クラッド層103、Al0.13Ga0.87Asよりなる活性層104、及び、P型Al0.5Ga0.5Asからなり上方に突出した形状のリッジ部107を有するP型クラッド層105が、下から上へ順に積層されている。そして、上記リッジ部107の上にはP型GaAsよりなるキャップ層106が配置されると共に、上記リッジ部107の両側及び上記P型クラッド層105の上は、P型クラッド層105と屈折率差のある窒化珪素の絶縁膜108で覆われている。
<
The ridge type semiconductor laser device of the present invention in
この絶縁膜108を形成する窒化珪素には、屈折率が、P型クラッド層105の屈折率より小さく、且つ、P型クラッド層105の屈折率との差が1以内であるような窒化珪素が用いられている。実施形態1では、この窒化珪素として屈折率が2.8のものが用いられている。P型クラッド層105を形成するP型GaAsの屈折率は、3.4程度であるので、この窒化珪素を用いて形成された絶縁膜108は、「絶縁膜108の屈折率がP型クラッド層105の屈折率より小さく、且つ、絶縁膜108の屈折率とP型クラッド層105の屈折率との差が1以内である」という条件を満足している。
The silicon nitride forming this insulating
上記のキャップ層106の上には、Au-Zn等よりなるP側オーミック電極110が形成されており、このP側オーミック電極110の上及び絶縁膜108の外側には、Auよりなるダイボンド電極111が形成されている。又、N型GaAsよりなる基板101の下には、Au-Ge等よりなるN側オーミック電極112が形成され、さらにその下には、Auよりなるワイヤーボンド電極113が形成されている。
A P-
図4は、上記の構造を有する実施形態1におけるリッジ型半導体レーザ素子の水平横モードのファー・フィールド・パターンを示したものであり、ピーク部分以外の激しい凹凸は見られない。又、このファー・フィールド・パターンにおけるリップル値は5.7%であり、前述した10%以下を満足している。従って、実施形態1のリッジ型半導体レーザ素子は、安定なAPC駆動が可能であり、しかも、低コストで形成可能な絶縁膜108を用いて構成されており、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)等を用いた再度の結晶成長をさせる等の必要がないので、製造コストの増大を抑制することができる。
FIG. 4 shows a far-field pattern in the horizontal and transverse modes of the ridge type semiconductor laser device according to the first embodiment having the above structure, and no severe irregularities other than the peak portion are observed. The ripple value in this far field pattern is 5.7%, which satisfies the above-mentioned 10% or less. Therefore, the ridge type semiconductor laser device of
図5は、上記の実施形態1の構造を有するリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明したものである。実施形態1の構造を有するリッジ型半導体レーザ素子の製造方法としては、図5において、まず、N型GaAsよりなるウェハ状の基板101上にN型GaAsバッファ層102、N型Al0.5Ga0.5Asクラッド層103、Al0.10Ga0.90As活性層104、P型Al0.5Ga0.5Asクラッド層105、P型GaAsキャップ層106を、MOCVD法により順次積層する(図5(a))。
FIG. 5 illustrates a method for manufacturing a ridge type semiconductor laser device having the structure of the first embodiment. As a manufacturing method of the ridge type semiconductor laser device having the structure of the first embodiment, in FIG. 5, first, an N-type
次に、P型GaAsキャップ層106の幅方向両側部分の全部と、P型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層105の幅方向両側部分の内、所定の深さの部分とを、エッチングにて除去してリッジ部107を形成し、リッジ部107形成後、P型GaAsキャップ層106上及びP型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層105上に、P−CVD法(プラズマ・化学気相成長法)によって窒化珪素の絶縁膜108を積層する(図5(b))。
Next, all of the both sides in the width direction of the P-type
窒化珪素を用いて形成する絶縁膜108の膜厚は、P型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層105や、リッジ部107の両側部との界面で膜剥がれを起こすことを防ぐために、3000Å以下とするのが望ましい。又、リッジ型半導体レーザ素子において、AlGaAs活性層の大屈折率域104aと、AlGaAs活性層の小屈折率域104bとの屈折率差を生じさせるためには、絶縁膜108の厚さは1000Å以上とすることが知られている。従って、絶縁膜108の膜厚は、1000Å〜3000Åの範囲で調整するのが望ましい。実施形態1では絶縁膜108の膜厚を2000Åとしている。
The thickness of the insulating
又、絶縁膜108の形成方法としては、蒸着やスパッタのPVD法(物理蒸着法)、或いはCVD法(化学気相成長法)が使用できるが、カバレッジの良いP−CVD法が好ましい。
As a method for forming the insulating
絶縁膜108を形成した後、この絶縁膜108上に、フォトレジストを、例えばスピンコート法により塗布してフォトレジスト膜109を形成し(図5(c))、そのフォトレジスト膜109に対し紫外線等のフォトグラフィー用の光を照射して現像し、キャップ層106の上のフォトレジスト膜109のみを取り除いて、P型GaAsキャップ層106の上面を露出させる。
After forming the insulating
この状態で、オーミック接合する為のAu-ZnよりなるP側オーミック電極110を形成する(図5(d))。続いて、フォトレジスト膜109を除去することで露出したP型GaAsキャップ層106上のみにAu-ZnからなるP側オーミック電極110を残す(図5(e))。
In this state, a P-
その後、N型GaAsよりなる基板101の下面に、Au-Ge等のN側オーミック電極112を形成し、最後に、P側オーミック電極110の上面及び絶縁膜108の外側に、Au等よりなるダイボンド電極111を形成し、N側オーミック電極112の下にワイヤーボンド電極113を形成する(図5(f))。
Thereafter, an N-
上記の実施形態1のリッジ型半導体レーザ素子では、絶縁膜108の形成に窒化珪素を用いているが、酸化珪素を用いるようにしてもよい。
In the ridge type semiconductor laser device of the first embodiment, silicon nitride is used for forming the insulating
次に、実施形態1のリッジ型半導体レーザ素子と同じ構造のリッジ型半導体レーザ素子を、屈折率の値が異なる種々の窒化珪素を用いて製作し、これらのリッジ型半導体レーザ素子のファー・フィールド・パターンのリップル値を測定して、絶縁膜108の屈折率との相関関係を示したのが、図6のグラフである。図6によれば、屈折率が3.4程度のP型クラッド層の屈折率よりも小さく、その差が1以下であり、且つ、半導体レーザを安定にAPC駆動するために必要なリップル値10%以下を実現するためには、窒化珪素の屈折率を2.4〜3.4とすればよい。
Next, ridge type semiconductor laser elements having the same structure as the ridge type semiconductor laser element of
<実施形態2>
実施形態2におけるリッジ型半導体レーザ素子は、活性層にAlGaInP系混晶を用いたものであり、その構造を図7に示す。この実施形態2におけるリッジ型半導体レーザ素子の構造は、前述した図1に示す従来例のリッジ型半導体レーザ素子の構造と略同じである。即ち、実施形態2におけるリッジ型半導体レーザ素子は、図7において、N型GaAsよりなる基板201上に、N型Ga0.5In 0.5Pよりなるバッファ層202、N型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pよりなるクラッド層203、Ga0.5In0.5Pよりなる活性層204、及び、P型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなり上方に突出した形状のリッジ部207を有するP型クラッド層205が、順に積層されている。そして、上記リッジ部207の上には、P型Ga0.5In0.5Pよりなる中間層214、及び、P型GaAsよりなるキャップ層206が配置されると共に、上記リッジ部207の両側及び上記P型クラッド層205の上は、P型クラッド層205と屈折率差のある窒化珪素の絶縁膜208で覆われている。
<
The ridge type semiconductor laser device according to the second embodiment uses an AlGaInP mixed crystal for the active layer, and its structure is shown in FIG. The structure of the ridge type semiconductor laser device in the second embodiment is substantially the same as that of the conventional ridge type semiconductor laser device shown in FIG. That is, the ridge type semiconductor laser device according to the second embodiment includes a
この絶縁膜208を形成する窒化珪素には、屈折率が、P型クラッド層205の屈折率より小さく、且つ、P型クラッド層205の屈折率との差が1以内であるような窒化珪素が用いられている。実施形態2では、実施形態1と同様、この窒化珪素として屈折率が2.8のものが用いられている。P型クラッド層205を形成するP型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pの屈折率は、3.3程度であるので、この窒化珪素を用いて形成された絶縁膜208は、「絶縁膜208の屈折率がP型クラッド層205の屈折率より小さく、且つ、絶縁膜208の屈折率とP型クラッド層205の屈折率との差が1以内である」という条件を満足している。
The silicon nitride forming the insulating
上記のキャップ層206の上には、Au-Zn等よりなるP側オーミック電極210が形成されており、このP側オーミック電極210の上及び絶縁膜208の外側には、Auよりなるダイボンド電極211が形成されている。又、N型GaAsよりなる基板201の下には、Au-Ge等よりなるN側オーミック電極212が形成され、さらにその下には、Auよりなるワイヤーボンド電極213が形成されている。
A P-
上記の実施形態2におけるリッジ型半導体レーザ素子においても、図示していないが、実施形態1と同様の水平横モードのファー・フィールド・パターンが得られており、このファー・フィールド・パターンにおいても、ピーク部分以外の激しい凹凸は見られなかった。 Although not shown in the ridge type semiconductor laser device in the second embodiment, a horizontal field mode far field pattern similar to that in the first embodiment is obtained. Also in this far field pattern, No severe irregularities other than the peak were observed.
又、上記の実施形態2の構造を有するリッジ型半導体レーザ素子の製造方法も、上述した実施形態1の構造を有するリッジ型半導体レーザ素子の製造方法と略同じである。従って、絶縁膜208の膜厚も、実施形態1と同様、1000Å〜3000Åの範囲で調整するのが望ましい。又、絶縁膜208の形成方法としては、実施形態1と同様、蒸着やスパッタのPVD法、或いはCVD法が使用できるが、カバレッジの良いP−CVD法が好ましい。
The manufacturing method of the ridge type semiconductor laser device having the structure of the second embodiment is substantially the same as the manufacturing method of the ridge type semiconductor laser device having the structure of the first embodiment. Therefore, it is desirable to adjust the film thickness of the insulating
又、実施形態1におけるのと同様にして、実施形態2のリッジ型半導体レーザ素子と同じ構造のリッジ型半導体レーザ素子を、屈折率の値が異なる種々の窒化珪素を用いて製作し、絶縁膜208の屈折率と、水平横モードのファー・フィールド・パターンのリップル値の相関関係を求めた。その結果(図示していない)によれば、屈折率が3.3程度のP型クラッド層の屈折率よりも小さく、その差が1以下であり、且つ、半導体レーザを安定にAPC駆動するために必要なリップル値10%以下を実現するためには、窒化珪素の屈折率を2.3〜3.3とすればよい。 Similarly to the first embodiment, a ridge type semiconductor laser device having the same structure as the ridge type semiconductor laser device of the second embodiment is manufactured using various silicon nitrides having different refractive index values, and an insulating film is formed. The correlation between the refractive index of 208 and the ripple value of the horizontal field mode far field pattern was determined. According to the result (not shown), the refractive index is smaller than the refractive index of the P-type cladding layer of about 3.3, the difference is 1 or less, and the semiconductor laser is stably driven by APC. In order to realize a ripple value of 10% or less necessary for the above, the refractive index of silicon nitride may be set to 2.3 to 3.3.
100 リッジ型半導体レーザ素子
101 NGaAs基板
102 NGaAsバッファ層
103 N型AlGaAsクラッド層
104 AlGaAs活性層
104a AlGaAs活性層大屈折率域
104b AlGaAs活性層小屈折率域
105 P型AlGaAsクラッド層
106 P型GaAsキャップ層
107 リッジ部
108 絶縁膜
109 フォトレジスト膜
110 P型オーミック電極
111 ダイボンド電極
112 N型オーミック電極
113 ワイヤーボンド電極
120 発光領域
121 レーザービーム
122 水平横モード・ファー・フィールド・パターン
200 リッジ型半導体レーザ素子
201 N型GaAs基板
202 N型GaInPバッファ層
203 N型AlGaInPクラッド層
204 GaInP活性層
204a GaInP活性層大屈折率域
204b GaInP活性層小屈折率域
205 P型AlGaInPクラッド層
206 P型GaAsキャップ層
207 リッジ部
208 絶縁膜
209 フォトレジスト膜
210 P型オーミック電極
211 ダイボンド電極
212 N型オーミック電極
213 ワイヤーボンド電極
214 P型GaInP中間層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記絶縁膜の屈折率が前記P型クラッド層の屈折率より小さく、且つ、前記絶縁膜の屈折率と前記P型クラッド層の屈折率との差が1以内であることを特徴とするリッジ型半導体レーザ素子。 At least an N-type cladding layer, an active layer, and a P-type cladding layer are sequentially stacked from the bottom to the top, and a ridge portion having a shape in which a part of the P-type cladding layer protrudes upward is formed on the P-type cladding layer. In addition, the side surface of the ridge portion and the upper surface of the P-type cladding layer on which the ridge portion is not formed have a structure covered with an insulating film, and the ridge portion is interposed through the P-type cladding layer. The structure causes a refractive index difference between a large refractive index region that is a part of the active layer that is in contact with a small refractive index region that is a part of the active layer that is in contact with the insulating film via the P-type cladding layer. In addition, in the ridge type semiconductor laser device in which the optical confinement in the lateral direction is made by the refractive index difference,
A ridge type wherein the refractive index of the insulating film is smaller than the refractive index of the P-type cladding layer, and the difference between the refractive index of the insulating film and the refractive index of the P-type cladding layer is within one. Semiconductor laser element.
窒化珪素でなる前記絶縁膜の形成に、プラズマCVD法を用いることを特徴とするリッジ型半導体レーザ素子の製造方法。 A method of manufacturing a ridge type semiconductor laser device according to claim 5,
A method of manufacturing a ridge type semiconductor laser device, wherein a plasma CVD method is used to form the insulating film made of silicon nitride.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP6705554B1 (en) * | 2018-08-20 | 2020-06-03 | 三菱電機株式会社 | Method for manufacturing semiconductor laser device |
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-
2004
- 2004-09-14 JP JP2004267267A patent/JP2006086218A/en active Pending
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